二氧化碳雷射由C. Kumar N. Patel於1964年發明。它也被稱為二氧化碳玻璃管雷射器，是一種具有高連續輸出功率的雷射光源。二氧化碳雷射廣泛應用於紡織、醫療、材料加工、工業製造等領域，尤其在包裝打標、非金屬材料切割和醫療美容等領域發揮重要作用。
在1980年代，二氧化碳雷射技術已經成熟，並在隨後的20多年裡，被廣泛應用於金屬切割、各種材料的切割/雕刻、汽車焊接、雷射熔覆等領域。目前工業應用的二氧化碳雷射波長為10.64μm，輸出雷射為紅外線。二氧化碳雷射的光電轉換效率可達15%-25%，優於固態YAG雷射。二氧化碳雷射的波長決定了其雷射能夠被鋼、有色鋼、精密金屬以及多種非金屬材料吸收，因此其適用材料範圍遠比光纖雷射更廣。
就目前而言，最重要的雷射加工無疑是雷射金屬加工。然而，隨著光纖雷射在國內外市場迅速發展，它已經佔據了原本屬於二氧化碳雷射切割的部分市場份額。這可能會導致一些誤解：二氧化碳雷射已經過時，不再有用。事實上，這種看法完全錯誤。
作為最成熟、最穩定的雷射光源，二氧化碳雷射的製程開發也非常成熟。即使在今天，二氧化碳雷射在歐洲和美國仍然有著廣泛的應用。許多天然和合成材料都能很好地吸收二氧化碳雷射，這為二氧化碳雷射在材料處理和光譜分析領域提供了豐富的應用前景。二氧化碳雷射的這些特性決定了它至今仍具有獨特的應用潛力。以下列舉一些二氧化碳雷射的常見應用。
金屬材料加工
在光纖雷射普及之前，金屬加工主要採用高功率二氧化碳雷射。但如今，切割超厚金屬板時，大多數人會想到10kW以上的光纖雷射。雖然光纖雷射切割在鋼板切割領域確實取代了部分二氧化碳雷射切割，但這並不意味著二氧化碳雷射切割會消失。目前，像漢斯岳明、百盛、奔塔雷射等許多國內雷射設備製造商仍可提供二氧化碳金屬雷射切割機。
由於光纖雷射的光斑很小，因此更容易進行切割。但這特性在雷射焊接方面卻成了劣勢。在厚金屬板焊接中，高功率二氧化碳雷射比光纖雷射更具優勢。儘管幾年前人們開始努力克服光纖雷射的這一缺點，但它仍然無法超越二氧化碳雷射。
材料表面處理
二氧化碳雷射可用於表面處理，即雷射熔覆。雖然如今雷射熔覆技術也採用半導體雷射器，但在高功率半導體雷射出現之前，二氧化碳雷射在雷射熔覆應用領域佔據主導地位。雷射熔覆廣泛應用於模具、五金、礦山機械、航太、船舶設備等工業領域。與半導體雷射相比，二氧化碳雷射在價格方面更具優勢。
紡織加工
在金屬加工領域，二氧化碳雷射正面臨來自光纖雷射和半導體雷射的挑戰。因此，未來二氧化碳雷射的主要應用可能更集中在非金屬材料上，例如玻璃、陶瓷、織物、皮革、木材、塑膠、聚合物等。
特殊領域的客製化應用
二氧化碳雷射的光品質使其在聚合物、塑膠和陶瓷加工等特殊領域具有巨大的客製化應用潛力。二氧化碳雷射可以對ABS、PMMA、PP和其他聚合物進行高速切割。
醫療應用
在90年代，採用超脈衝二氧化碳雷射的高能量脈衝醫療設備被發明出來，並迅速普及。雷射美容尤其受歡迎，發展前景十分光明。
二氧化碳雷射冷卻
二氧化碳雷射以二氧化碳氣體為介質。無論是射頻金屬腔體設計或玻璃管設計，其內部元件對熱都非常敏感。因此，高精度冷卻對於保護二氧化碳雷射並延長其使用壽命至關重要。
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